第1章 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

练案[2] 第一章2.实验：用油膜 1.某兴趣小组在做“用油膜法估测油酸分子的大 小”实验时，为减小“用油膜法估测油酸分子 的大小”的实验误差，下列操作正确的是 A.用注射器取1L配制好的油酸酒精溶液， 共可滴N滴，则每滴中含有油酸mL B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使 水面离盘口距离小一些 C.先在浅盘中撒些痱子粉，再用注射器把油 酸酒精溶液多滴几滴在水面上 D.实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水中， 再把痱子粉撒在水面上 2.用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯 油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的 目的是 实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精 溶液中纯油酸的体积，可以 为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是 3.利用油膜法估测油酸分子的直径，实验器材 有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶 液、分度值0.1mL的量筒、盛有适量清水的 45×40cm2的浅盘、爽身粉、滴管、玻璃板、彩 笔、坐标纸 (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。 A.用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶 液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入 1mL油酸酒精溶液时的滴数N; B.将爽身粉均匀地撒在浅盘内水面上，用 滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶 液，从低处向水面中央一滴一滴地滴 入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不 与器壁接触为止，记下滴入的滴数； 143 法估测油酸分子的大小 D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐 标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正 方形为单位，数得轮廓内正方形的个 数，算出油酸薄膜的面积S。 (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸 分子的直径为 （单位： cm)o 4.某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大 小”的实验。 (1)该小组进行下列实验操作，请选出需要的 实验操作，并将它们按操作先后顺序排 列：D C。(用字母符号表示) 倒入油酸 倒入水 溺 路 B 爽身粉 蹈 D E (2)某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，爽身粉 迅速散开形成如图所示的“锯齿”边缘图 案，出现该情况的可能原因是 A.盆中装的水量太多 B.爽身粉撒得太多 C.盆太小，导致油酸无法形成单分子油膜 (3)某同学在实验中用最终得到的计算结果 和大多数同学的计算结果进行比较，数据 偏大，对出现这种结果的原因，下列说法 可能正确的是 A.错误地将一滴油酸酒精溶液的体积直 接作为纯油酸的体积进行计算 B.计算油膜面积时，错将不足半格的方格 作为1格处理 C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D.水面上爽身粉撒得过多，油膜没有充分 展开 5.(2025·山西晋中联考)油酸可以在水面扩展 成单分子油膜，实验小组利用这一特性测定油 酸的分子直径（将油酸分子视为球状模型）。 (1)实验步骤： ①向体积为V的纯油酸中加入酒精，直到 油酸酒精溶液总体积为V,; ②用注射器吸取油酸酒精溶液，一滴一滴 地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V。; ③往方口浅盘里倒入适当深度的水； ④往水面上均匀撒上薄薄的一层爽身粉， 然后用注射器往水面上滴一滴油酸酒精 溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准 备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上 描出油酸薄膜的轮廓； ⑤将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板，放在画 有边长为a的正方形小方格的坐标纸上； ⑥数出轮廓范围内小方格的总数为N。 (2)实验误差分析： 油膜未充分散开时描下轮廓，则所测分子 直径 （填“偏大”或“偏小”)：测 量油酸溶液体积时，量筒读数造成的误差 属于 (填“偶然误差”或“系统误 差”)。 (3)原理：由上述实验步骤测得的数据(V,、 V2、n、V。、a、W)可得油酸分子直径的表达 式为d= (4)估算：实验室的方形浅盘规格为40cm× 40cm,用注射器滴出的一滴油酸酒精溶液 的体积约为0.02mL,油酸分子的直径按 6×1010m估算，为使实验尽可能精确，配 制的油酸酒精溶液浓度亏应选 (填选项序号)。 1 .200 6. 144 6.（2025·遂宁市高二检测)某同学用“油膜法” 来估测分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油 酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸 分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定。 (1)该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大 小，下列有助于较准确完成实验的理想化 方法有 A.分子都视为立方体形 B.分子都能形成单分子油膜 C.分子都是一个一个紧挨着排列的 D.滴入的油酸溶液是高纯度的油酸酒精 溶液 (2)现有按酒精与纯油酸的体 积比为a:b配制好的油 酸酒精溶液置于容器中， 还有一个装有约2cm深 水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管 从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其 自由滴出，全部滴完共为V滴。现用滴管 将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄 膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在带坐标方格 的玻璃板上，如图所示（已知坐标方格上每 个小方格面积为S,求油膜面积时，半个以 上方格面积记为S,不足半个舍去)。则估 算油酸分子直径（用字母d表示）的表达式 为 (3)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的 实验误差，下列方法可行的是 A.油酸未完全散开时开始描绘油膜轮廓 B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些 水，使水面离盘口距离小一些 C.先在浅盘水中撒些爽身粉，再用滴管把 油酸酒精溶液多滴几滴在水面上 D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成 矩形则气体分子间平均距离d=, N,C正确；某种气体的摩尔 体积为，单位体积气体的物质的量为=，则单位体积内 含有气体分子的个数N-亡.D错误。 13.ABD当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静止状态 当乙分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受 力，此时速度为，故在此过程中乙分子的动能变化量为 2m,A正确；在此过程中，分子斥力始终做正功，分子引力 始终做负功，即W合=W-W,由动能定理得W一W= 分m,放分子斥力比分子引力多做的功为之m,BD正 确，C错误。 练案[2] 1.B、mL是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸的体积 分数才是油酸的体积，故A错误；把浅盘水平放置，在浅盘里 倒入一些水，使水面离盘口距离小一些，故B正确；多滴几滴 会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与 浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C错误； 实验时应先将痱子粉均匀撒在水面上，再把一滴油酸酒精溶 液滴在水面上，故D错误。 2.使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸 酒精溶液一滴一滴地滴人小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液 的滴数，再结合油酸的体积分数得到一滴溶液中纯油酸的体 积单分子层油膜的面积 解析：纯油酸的黏稠度比较大，在水面上不容易散开，且用纯 油酸易使油膜面积过大而与容器壁接触，稀释的目的是尽量 降低油酸的浓度，减少纯油酸的使用量，使滴在水面上的油酸 尽量散开，形成单分子层油膜，同时酒精易挥发，不影响测量 结果。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯 油酸的体积，可以把一定浓度的油酸酒精溶液一滴一滴地滴 入小量简，记下滴入溶液的滴数、量简内油酸酒精溶液的体 积，再结合油酸酒精溶液中油酸的体积分数，则可以计算出 滴溶液中纯油酸的体积。为得到油酸分子的直径，还需测量 的物理量是单分子层油膜的面积。 3.(1)见解析(2)0.05%n NS 解析：(1)待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸 薄膜的形状画在玻璃板上。 (2)每滴油酸酒精溶液的体积为大m,n滴油酸酒精溶液所 含纯油酸的体积V=尺×0.05%，所以单个油酸分子的直径 4=-n×0.05%_0.05n NS NS —22 4.(1)B、F、E(2)B(3)ACD 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：配 制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅盘 →形成油膜→描绘油膜轮廓→计算油膜面积→计算油酸分子 直径。故顺序为D、B、F、E、C。 (2)当爽身粉撒得太多时，会导致油酸无法散开，从而形成锯 齿状油膜，故选项B正确，A、C错误。 (3)由d=占可知，测量结果偏大有两个原因，一是油酸体积 偏大，二是油膜面积偏小，故选项A、C、D正确，B错误。 (4)B 5.(2)偏大偶然误差(3)， 解析：(2)油膜未充分散开时描下轮廓，导致面积的测量值偏 小，所以直径测量值偏大；读数误差为偶然误差。 (3)根据d=占，又v=号 0×,S=Na2,可得ds VV。 NnVza20 (4)由题给数据计算轮廓面积，若选B,则S= 1 0.02X10×s00t667em,若法，则S1667cm,图方 6×10-10 形浅盘的面积为1600cm2,所以选B。 6.(1)BC (2)d=8NS(+)(3)B 解析：(1)某同学用“油膜法”来估测分子的大小，有助于较准 确完成实验的理想化方法有：滴入的油酸溶液是稀释的油酸 酒精溶液，可认为油酸分子都能形成单分子油膜，并将分子都 视为一个一个紧挨着排列的球体，故B、C正确，A、D错误。 V b (2)一滴溶液中纯油酸的体积%=N·。+6油酸分子直径 为d-5解得d=8s2+而 (3)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，把浅 盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一 些，要等油酸完全散开油膜稳定后再开始描绘油膜轮廓，故B 正确，A错误；先在浅盘水中撒些爽身粉，再用滴管把油酸酒 精溶液滴一滴在水面上，等油酸分子自由扩散，形成稳定的单 分子油膜，不能用牙签把水面上的油膜拨弄成矩形，故C、D 错误。 练案[3] 基础巩固练 1.ABC因气体分子间的距离较大，分子力可以忽略，分子除碰 撞外不受其他力的作用，故可在空间内自由移动，A正确；分 子间的频繁碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各个方向运动 的机会均等，B、C正确；分子的运动杂乱无章，某时刻某一气 体分子向左运动，下一时刻它的运动方向并不能确定，故D 错误。 2.B具有不同速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多、两 头少”的统计规律分布，故A、D项错误；由于分子之间频繁地 0